Fiber - Sen'i (English spelling) fiber

Japanese: 繊維 - せんい（英語表記）fiber

Generally speaking, it refers to a thin and long substance, but there is no clear limit to how thin it can be, and it is generally considered to be something that can be seen with the naked eye. The length is considered to be at least 100 times its thickness. In order for a substance to become a fiber, it is necessary that the molecules that make up the substance are linear polymers like thin threads. If the molecular weight is small, it is not possible to obtain fibers with excellent performance.

Natural fibers have certain functions because they are fibers. Wool's fibers themselves shrink and become bulky and have many voids in order to retain heat, and they are also very flexible. Raw silk is strong and thin to protect the pupa. Silk fabrics made from it are particularly beautiful and pleasant to the touch, and were considered valuable goods, transported from China to Europe via the Silk Road. Cotton is a seed hair fiber of plants, and consists of two types: long hair and short natural hair; the former is spun to make cotton thread, which is mainly used for clothing. The latter is the raw material for cupra and other materials, and is called linter (short cotton fibers), which is the raw material for cellulose derivatives that are important industrially.

As science and technology developed, first regenerated fibers made from natural polymers were developed, followed by the invention of synthetic fibers, which are purely chemically synthesized products.

The strength of a fiber, such as tensile strength, elastic modulus, and thermal properties such as melting point and glass transition point, which are closely related to its practicality, are greatly influenced by the intermolecular forces, crystallinity, and rigidity of the polymers that make up the fiber. Furthermore, to become the most widely produced clothing fiber, it is necessary for it to have a good feel on the skin, good dyeability, good washability, and other secondary conditions.

[Hiroshi Kakiuchi]

Animal fibers

A long, thin structure found in animal tissues, and the term "fiber" is used in medicine. There are cellular and non-cellular fibers. Cellular fibers include those in which the cells themselves are long and thin (muscle fibers) and those in which the cells have long processes (nerve fibers). Non-cellular fibers include collagen fibers and elastic fibers, which mainly help maintain the strength of connective tissue. Animal fibers can contain even finer fibers inside, and are called fibrils (such as myofibrils). Special examples include mammalian hair and the silk that insect larvae and spiders secrete outside their bodies, which are also called fibers and are used for clothing and other purposes.

[Hiroshi Ooka]

Plant Fiber

In botany, a fiber is a type of thick-walled cell that is very long compared to its width and has pointed ends, or a group of such cells. The cell walls are usually lignified, but may be composed only of cellulose. The thick cell walls have numerous slit-like pits, and the cell lumen is very narrow, and they often lose protoplasm after maturation. Fiber cells are found in various parts of the plant body, such as the cortex, vascular bundles, pith, petiole, and leaf blade, and although the shape and length of the cells vary, they all serve as mechanical tissues to keep the plant body strong.

In practical terms, the term fiber includes not only the fibers mentioned above in botanical terms, but also various tissues, stems, leaves, and other organs. Fibers in this broad sense can be divided into bast fibers, wood fibers, hard fibers, seed hair fibers, and others, depending on the location in the plant body or their properties. Bast fibers are found mainly in the secondary phloem of the stems and are the most widely used. Bast fibers from hemp, flax, jute, paper mulberry, and other plants can be used as raw materials for thread, rope, textiles, canvas, and Japanese paper, depending on their properties. Wood fibers are a mixture of xylem fibers and vessels and tracheids, and are used as the raw material for paper pulp. They are mainly made from coniferous trees such as Yezo spruce and Todo fir. Hard fibers are mainly made from the vascular bundles and surrounding thick-walled tissues in the stems and leaves of monocotyledonous plants, and Manila hemp, bromeliad, and palm are used as raw materials for rope and rope. Seed hair fibers are made from the hairs on the surface of the seeds, and are a good example of this in the widely cultivated cotton plant. There are many other plants whose stems and leaves are used as they are, such as rice, which is used to make rope and matting.

[Kengo Souma]

Textile fibers

Fibers are not only the raw material for textiles, but also for all textile products such as knitted fabric, lace, netting, rope, plaited cord, and felt, as well as for paper, and can be classified according to their use into textile fibers, rope fibers, paper fibers, pulp fibers, etc. Here we will mainly focus on textile fibers.

The properties of textile fibers include (1) thickness or fineness, (2) length, (3) specific gravity, (4) strength and elongation, (5) Young's modulus, (6) moisture absorption, (7) thermal conductivity, (8) spinnability, (9) electrostatic charge, (10) embrittlement, (11) resistance to chemicals, etc. However, since not all fibers meet these properties, when using fibers, they are blended or woven together according to the purpose, and then post-processing is used to improve the quality.

The fibers that are the raw materials for textile products can be broadly categorized into natural fibers and man-made fibers according to their production process. These can be further subdivided as follows:

(1) Natural fibers: (1) vegetable fibers (cotton, hemp, etc.), (2) animal fibers (silk, wool, etc.), (3) mineral fibers (asbestos, etc.).

[2] Man-made fibers (1) Inorganic fibers Metal fibers (foil thread, gold and silver thread, etc.), silicate fibers (glass, rock, slag fibers, etc.), (2) Organic fibers Regenerated fibers/cellulose-based (viscose rayon, cuprammonium rayon, acetate, etc.), protein-based (Melinova, Ardeil, Bicaru, etc.), semi-synthetic fibers/cellulose-based (acetate, oxidized spun polyurethane, etc.), synthetic fibers: (a) polyamide-based (nylon, Amilan, etc.), (b) polyester-based (terylene, Tetoron, etc.), (c) polyurethane-based (Belllon, etc.), (d) polyethylene-based (Wynen, Rebon, etc.), (e) polyvinyl chloride-based (Lowbil, Decron, Dynel, etc.), (f) polyvinylidene chloride-based (Saran, Krehalon, etc.), (g) polyvinyl alcohol-based (Vinylon, etc.), (h) polyacrylic-based (Cashmiron, Exlan, Bonnell, Acrilan, etc.).

Looking at these fibers from the perspective of their shape, they can be divided into (1) long fibers, (2) semi-long fibers, and (3) short fibers. Long fibers (filaments) include natural fibers such as silk and chemical fibers that are spun as they are. Semi-long fibers include plant fibers such as bast fibers and grass bark fibers. Short fibers (staples) include natural fibers such as cotton and wool, as well as chemical fibers that have been spun and cut to an appropriate length.

The use of natural fibers dates back to prehistoric times, but the production of man-made fibers was fully industrialized only after 1890, and it has only been half a century since they began to be used in a large scale. However, as their quality has improved dramatically year by year, their spread has been extremely rapid, and they are significantly encroaching on the consumption areas of natural fibers year by year, creating competition between fibers.

There are several methods to distinguish the type of fiber, including combustion, dissolving in chemicals, microscopy, and color reactions, but the simplest is the combustion method, which is judged based on the burning condition, smell, and ash condition. Fiber testing methods are specified in the Japanese Industrial Standards (JIS).

[Kadoyama Yukihiro]

[Reference] | Cellulose | Textile industry | Fiber plants

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

一般に細くて長い物質をいうが、その細さに明確な限界があるわけではなく、だいたい肉眼で判定できる程度としている。長さは、その太さの100倍以上とされている。ある物質が繊維になるためには、その物質を構成する分子が細長い糸のような線状の高分子であることが必要な条件である。分子量が小さいと優れた性能の繊維は得られない。

　天然繊維はそれが繊維であるために一定の機能をもっている。羊毛は保温のために繊維自体が縮れ、かさばり、空隙(くうげき)が多くなっているし、また可撓(かとう)性も大きい。生糸は蛹(さなぎ)を保護するためにじょうぶでしかも細いものである。とくに美しく、肌ざわりもよいので、それからの絹織物は貴重品とされ、中国からシルク・ロードを通じてヨーロッパに運ばれた。木綿は植物の種子毛繊維であり、長い毛と短い地毛の2種類よりなり、前者は紡績して綿糸をつくり、おもに衣料に用いる。後者はキュプラなどの原料でリンター（綿花の短繊維）といい、工業上重要なセルロース誘導体の原料となっている。

　科学技術の発展とともにまず天然高分子を原料とした再生繊維が、続いて純化学合成品たる合成繊維の発明へと進んでいった。

　繊維の強さ、たとえば引張り強さや弾性率また熱的性質の融点、ガラス転移点などその実用性と密接に関係する性質は、繊維を構成している高分子の分子間力、結晶性、剛性などが大きい影響をもっている。さらにもっとも生産量の多い衣料用繊維になるためには、肌ざわりのよさ、染色性、洗濯性のよいことや、その他の副次的な条件が必要となってくる。

［垣内　弘］

動物の繊維

動物の組織中にある細長い構造で、医学では「線維」を使う。細胞性のものと非細胞性のものがある。細胞性のものは、細胞自体が細長い場合（筋繊維）と、突起が長い場合（神経繊維）とを含む。非細胞性の繊維には膠原(こうげん)繊維、弾性繊維があり、主として結合組織の強度を保つのに役だっている。動物繊維には内部にさらに微細な繊維がある場合があり、原繊維（筋原繊維など）といわれる。特殊なものとして哺乳(ほにゅう)類の毛、昆虫の幼虫やクモが体外に出す糸なども繊維とよばれ、衣料などに利用される。

［大岡　宏］

植物の繊維

植物学上でいう繊維とは、厚壁細胞の一種で、幅のわりに長さが非常に長く、また両端のとがった繊維細胞またはその集合をさす。細胞壁は通常木化するがセルロースだけの場合もある。厚い細胞壁には多数の細隙(さいげき)状の壁孔があり、細胞内腔(ないこう)は非常に狭く、成熟後に原形質を失う場合が多い。繊維細胞は皮層、維管束、髄、葉柄、葉身など植物体の各部分に存在し、細胞の形や長さは異なってもすべて機械組織として体を強固に保つのに役だっている。

　なお、実用上で繊維という場合は、植物学でいう前述の繊維のほかに、いろいろな組織や茎、葉などの器官まで含めて使われる。このような広義の繊維は、植物体内における存在部位、またはその性質などによって、靭皮(じんぴ)繊維、木質繊維、硬質繊維、種毛繊維、その他に分けることができる。靭皮繊維は主として茎の二次篩部(しぶ)にあり、もっとも広く利用される。アサ、アマ、ジュート、コウゾ、その他の靭皮繊維は、その性質によって糸、綱、織物、帆布、和紙などの原料となる。木質繊維とは木部繊維のほかに道管や仮道管が混合したものをいい、製紙パルプの原料となる。主としてエゾマツやトドマツなどの針葉樹の材が用いられる。硬質繊維は主として単子葉植物の茎や葉の維管束およびその周辺の厚壁組織を利用するもので、マニラアサ、アナナス、シュロなどが縄や綱の原料とされている。種毛繊維は種子表面の毛を利用するもので、広く栽培されているワタが好例である。茎や葉がそのまま利用されるものには、縄や莚(むしろ)の原料となるイネなどがあり、その数は多い。

［相馬研吾］

紡織用繊維

繊維は、織物の原料になるばかりでなく、メリヤス、レース、網、綱索、打紐(うちひも)、フェルトなど、繊維製品全般の原料や、また紙などの原料となるもので、用途によって紡織用繊維、製綱用繊維、製紙用繊維、パルプ用繊維などに分類することができる。ここでは紡織用繊維をおもに取り上げる。

　紡織用繊維の性状としては、(1)太さまたは繊度、(2)長さ、(3)比重、(4)強度と伸度、(5)ヤング率、(6)吸湿性、(7)熱伝導性、(8)可紡性、(9)帯電性、(10)脆化(ぜいか)、(11)化学薬品に対する抵抗性、などが問題となる。しかし、すべての繊維がこの性状にかなったものではないから、繊維を使用するに際して目的にあった混紡・交織が行われ、さらに後処理により品質を向上させる方法がとられる。

　繊維製品の原料となる繊維をその生成過程によって大別すれば、天然繊維と人造繊維に分けられる。そしてこれを細分化すれば次のようになる。

〔1〕天然繊維　(1)植物繊維（綿、麻など）、(2)動物繊維（絹、羊毛など）、(3)鉱物繊維（石綿など）。

〔2〕人造繊維　(1)無機質繊維　金属繊維（箔(はく)糸、金銀糸など）、珪酸(けいさん)塩繊維（ガラス、岩石、鉱滓(こうさい)繊維など）、(2)有機質繊維　再生繊維・繊維素系（ビスコースレーヨン、銅アンモニア・レーヨン、アセテートなど）、タンパク質系（メリノーバ、アーデイル、ビカラなど）、半合成繊維・繊維素系（アセテート、酸化スフなど）、合成繊維(イ)ポリアミド系（ナイロン、アミランなど）、(ロ)ポリエステル系（テリレン、テトロンなど）、(ハ)ポリウレタン系（ベルロンなど）、(ニ)ポリエチレン系（ワイネン、リーボンなど）、(ホ)ポリ塩化ビニル系（ロービル、デクロン、ダイネルなど）、(ヘ)ポリ塩化ビニリデン系（サラン、クレハロンなど）、(ト)ポリビニルアルコール系（ビニロンなど）、(チ)ポリアクリル系（カシミロン、エクスラン、ボンネル、アクリランなど）。

　この繊維を形状のうえからみると、(1)長繊維、(2)準長繊維、(3)短繊維に分けることができる。長繊維（フィラメント）は、天然繊維では絹、化学繊維では紡出したままのものがこれに属する。準長繊維は、植物繊維のうち靭皮(じんぴ)繊維、草皮繊維がこれに入る。短繊維（ステープル）は、木綿、羊毛の天然繊維のほか、化学繊維のうち紡出したものを適当な長さにカットしたものが含まれる。

　天然繊維の利用はすでに有史以前からのことであるが、人造繊維の製造が完全に工業化されたのは1890年以後のことであり、利用方面で本格的に活用され始めてから半世紀を経たにすぎない。しかし、品質は年ごとに飛躍的に改善されたため、その進出はきわめて急速で、年々天然繊維の消費分野を著しく侵食し、繊維間競合を演じている。

　繊維の種類を鑑別するには、燃焼による方法、薬品に溶かしてみる方法、顕微鏡による方法、呈色反応をみる方法などがあるが、もっとも簡単なものは、燃焼による方法で、燃焼状態、におい、灰の状態によって判定する。繊維の試験方法については日本工業規格（JIS(ジス)）に規定している。

［角山幸洋］

[参照項目] | セルロース | 繊維産業 | 繊維植物

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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